Minéraux

Un morceau de granite de Peterhead est une mosaïque de trois minéraux : du feldspath rose, du quartz gris vitreux et du mica noir, la biotite.

Ramasse un galet de granite et regarde-le de près. Ce n'est pas une matière unique, mais un assemblage de grains imbriqués, chacun avec sa couleur et son éclat. Le British Geological Survey décrit un granite de Peterhead, en Écosse : les grains rosés sont du feldspath, les gris vitreux du quartz et les noirs du mica biotite. Chacun est un minéral. Le granite, c'est-à-dire l'ensemble du mélange, est une roche.

Qu'est-ce qu'un minéral ?

L'USGS définit un minéral comme un élément ou un composé inorganique naturel possédant une structure interne ordonnée, une composition chimique, une forme cristalline et des propriétés physiques caractéristiques. Chaque partie de cette définition exclut certains matériaux. L'acier et le verre à vitre sont fabriqués par l'être humain : ce ne sont donc pas des minéraux. Le verre n'a pas non plus de structure interne ordonnée. Le sucre a une formule définie et forme des cristaux, mais il est produit par les plantes : il est donc organique. Le quartz, SiO₂, remplit tous les critères : il se forme dans la nature, ses atomes suivent un motif répété et tous ses échantillons ont la même composition.

Selon l'USGS, une roche est un agrégat d'un ou de plusieurs minéraux. Le quartz, le feldspath, le mica, l'amphibole, l'olivine et la calcite sont des minéraux courants ; le granite, le basalte, le calcaire et le grès sont des roches courantes. On peut retrouver les mêmes minéraux dans des roches très différentes. Le grès peut contenir du quartz, du feldspath et du mica, comme le granite. Mais dans le grès, ce sont des grains usés puis cimentés, tandis que dans le granite, ce sont des cristaux qui ont grandi les uns contre les autres pendant le refroidissement de la roche fondue. L'agencement des minéraux révèle comment la roche s'est formée.

Pourquoi les silicates, comme le quartz et le feldspath, sont-ils si répandus ? Regarde la composition de la croûte. Dans la croûte terrestre et l'atmosphère réunies, l'oxygène représente environ 49 % de la masse et le silicium environ 26 % (OpenStax). Le quartz, exemple le plus simple, ne contient que du silicium et de l'oxygène : SiO₂.

Tester la dureté

Les géologues identifient les minéraux grâce à leurs propriétés : couleur, éclat, forme des cassures et dureté. Ici, la dureté désigne la résistance à la rayure. Un minéral plus dur raye un minéral plus tendre, jamais l'inverse. Au début des années 1800, le minéralogiste allemand Friedrich Mohs a choisi dix minéraux et les a classés de 1 à 10. On comparait déjà les duretés bien avant lui : le National Park Service rappelle que Théophraste en parlait dans son traité Sur les pierres vers 300 avant notre ère.

Pour tester un échantillon, essaie de le rayer avec un objet de dureté connue, puis fais l'inverse. Si un clou en acier raye le minéral mais pas une pièce en cuivre, sa dureté se situe entre 3 et 4. Utilise une surface fraîche et propre du minéral, et teste dans les deux sens lorsque les deux matériaux ont des duretés proches.

Les nombres indiquent seulement un ordre, pas des écarts égaux. Le bulletin de l'USGS sur les pierres précieuses souligne que le diamant, classé 10, est plusieurs fois plus dur que le corindon, classé 9 ; ils se suivent uniquement parce qu'aucune matière naturelle ne s'intercale entre eux. Le même bulletin donne une règle pratique : la poussière ordinaire contient souvent du quartz, de dureté 7. Une pierre portée tous les jours doit donc être plus dure que le quartz, sinon elle perdra peu à peu son poli.